極客網(wǎng)·極客觀察8月31 臺積電日期召開年度Technology Symposium會議，在會上介紹了3nm制程的詳細情況以及5納米規(guī)劃方案，干貨頗多。

首先從N7+節(jié)點說起，這種制程已經(jīng)很少用了，Kirin 990就是用N7+技術(shù)制造的。馬上到來的是N5節(jié)點，用到了二代DUV和EUV技術(shù)。在過去幾個月，N5芯片已經(jīng)開始量產(chǎn)，預計今年N5芯片就會進入產(chǎn)品，賣給消費者，蘋果下一代芯片可能會首先用上N5制程。

按照臺積電的說法，N5的缺點密度（指芯片單位面積上有多少缺點數(shù)）比N7低四分之一，在大規(guī)模生產(chǎn)時，N5的良率比N7和N10要高，而且未來缺點密度還會進一步降低，之前兩代產(chǎn)品就呈現(xiàn)這樣的趨勢，所以臺積電預測N5也會遵循相同的發(fā)展軌跡。

另外，臺積電還在為N5P節(jié)點做準備，它相當于N5的升級版，速度提升5%，能耗降低10%。在N5P之后，臺積電將會引入N4節(jié)點。照估計，2021年四季度N4芯片將會進入風險生產(chǎn)階段，2022年年末大規(guī)模量產(chǎn)。

3納米成為新陣地

在這次會議上，最大的新聞應該是3納米N3節(jié)點，它相比N5節(jié)點前進很大一步。其實之前臺積電已經(jīng)簡單介紹過3納米N3節(jié)點，只是這一次更詳細。

三星也在研究3納米制程，它用的是GAA (Gate-all-around)晶體管架構(gòu)，臺積電不一樣，它堅持使用FinFET晶體管，并引入一些創(chuàng)新技術(shù)。與N5節(jié)點相比，在相同功耗等級下臺積電N3芯片性能提升10-15%，在相同晶體管速度下能耗降低25-30%。另外，晶體管密度也會提升70%，也就是說相同尺寸的芯片性能會更強。

從能耗、性能上看，臺積電N3制程將會跟上三星3GAE的節(jié)奏，但在密度方面比三星更出色。

蘋果芯片完全交給臺積電制造，想知道芯片行業(yè)的發(fā)展趨勢，蘋果就是風向標。而制造技術(shù)又在發(fā)展過程中扮演關(guān)鍵角色，芯片有多大、有多復雜、有多快、能耗有多高都由制造技術(shù)決定。

蘋果A12處理器是用臺積電7納米技術(shù)制造的，A13（iPhone 11）芯片進一步增強，屬于二代7納米技術(shù)。今年晚些時候，估計蘋果就會用上5納米A14芯片。明年蘋果可能會用上N5P制程（增強版N5技術(shù)），相同功耗下性能提升5%，相同性能下能耗減少10%。有人估值，A14芯片的性能與15英寸MacBook Pro應該差不多。

不難看出，真正的突破在于3nm，它算是一次飛躍。2018年跳到7納米，今年跳到5納米，2022年跳到3納米，這三次進步都是巨大的。

2022年秋天蘋果新品（iPhone 14、Apple Watch Series 8、Mac）將會用上3納米芯片，它的能耗與性能都會比今天出色很多。到那時，Mac轉(zhuǎn)型將會完成，芯片密度會是今天的3倍，能效提升50%。蘋果可以用新芯片制造更棒的iPhone、iPad、Mac，但更值得期待的是穿戴產(chǎn)品，甚至有可能包括AR頭盔。

在3納米之后，臺積電將會繼續(xù)向2納米挺進。大約2022年年末時臺積電就會向2納米轉(zhuǎn)移，它已經(jīng)開始建設(shè)芯片廠和研發(fā)中心。

英特爾受傷AMD獲益

最近，英特爾宣布回購100億美元股票，股價因此大漲。但在分析師眼中，英特爾的處境并不樂觀。早在2018年年末時，英特爾的問題就已經(jīng)浮出水面，因為10納米芯片研發(fā)遇到麻煩，14納米芯片又缺貨（英特爾的芯片是自己生產(chǎn)的）。反觀英特爾的對手AMD，它將新處理器交給臺積電生產(chǎn)，在PC市場拿到不少份額。

在制程方面臺積電已經(jīng)跑在英特爾前面，英特爾還沒有推出10納米芯片，AMD已經(jīng)開售7納米芯片。不過請注意，從技術(shù)上講，AMD的7納米芯片相當于英特爾的10納米，因為二者的節(jié)點差不多一樣，但是在相同性能下AMD芯片的能耗比英特爾芯片低。

AMD持續(xù)提供廉價芯片讓英特爾很頭痛。根據(jù)統(tǒng)計，從2016年三季度至2020年三季度，英特爾在CPU市場的份額從82.5%降到62.4%，AMD份額從17.5%攀升到37.5%。

投資者希望英特爾跳過10納米直接生產(chǎn)7納米芯片，但是上個季度英特爾承認7納米技術(shù)落后于內(nèi)部目標大約12個月，也就是說要等到2022年或者2023年才能推出7納米芯片。

反觀臺積電，今年它已經(jīng)開始生產(chǎn)5納米芯片，2021年開始測試3納米芯片。有了臺積電幫忙，與英特爾對戰(zhàn)時AMD的優(yōu)勢會進一步擴大。

三星努力追趕

為了追趕臺積電，三星現(xiàn)在開始大規(guī)模量產(chǎn)5納米芯片。最近三星還透露說它正在開發(fā)4納米芯片，而之前的傳聞卻說三星準備跳過4納米直接進入3納米。可能是由于臺積電準備制造N4芯片，所以三星也會在2022年或者2021年年底量產(chǎn)4納米芯片。

很快三星就會用5納米技術(shù)生產(chǎn)Exynos 1000芯片，供Galaxy S新旗艦手機使用；另外，三星還與AMD合作，為AMD生產(chǎn)顯卡芯片。據(jù)說三星還拿到高通的訂單，為高通生產(chǎn)5納米驍龍875G和735G芯片。

今年三季度，三星芯片制造業(yè)務(wù)的營收約為353億美元，同比增長4%，但它在整個市場的份額卻下降了，只有17.4%。之所以如此，可能是因為Galaxy S20銷售不佳。臺積電的份額上升到53.9%，比之前一個季度增加2.4個百分點，主要是因為來自蘋果、高通、Nvidia、AMD的訂單增加。

ASML也為臺積電助威

最近，荷蘭光刻機巨頭ASML在臺灣建了一個訓練中心，投入1600萬美元，專門為臺積電培養(yǎng)人才。訓練中心的主要任務(wù)就是培養(yǎng)EUV光刻機操作員，教他們操縱機器，臺積電是ASML的最大客戶。

ASML全球副總裁Mark Ting在開幕式上表示，將會繼續(xù)向臺灣投資，公司還準備再建一個研發(fā)中心，在3年內(nèi)將臺灣研發(fā)員工增加一倍，達到500人。Mark Ting說：“臺灣目前是世界上安裝EUV系統(tǒng)最多的地方……我們會繼續(xù)向這里投資。”

世界上只有一家公司提供EUV機器，它就是ASML，而臺積電是ASML最大的客戶。ASML還在韓國建有EUV培訓中心，為三星提供服務(wù)，不過那里沒有現(xiàn)場演示機器，臺灣有。

一臺EUV機器的價格約為1.2億美元，臺積電和三星購買時有折扣。2020年，ASML預計將會提供35套EUV系統(tǒng)，據(jù)說當中20多套的買家都是臺積電。

臺灣的目標是吸引國外芯片制造設(shè)備供應商前往臺灣投資，在當?shù)刂圃煸O(shè)備，這些企業(yè)包括 Applied Materials、Lam Research和ASML。日本也有一些關(guān)鍵芯片制造材料生產(chǎn)商，比如日立、三菱化學，它們已經(jīng)在臺灣投資。就眼下而言，雖然中、日、韓極力追趕，但在芯片制造設(shè)備、關(guān)鍵材料方面仍然落后于美國。

去年ASML準備將先進EUV光刻機賣給中芯國際，不過迫于美國壓力只能放棄?，F(xiàn)在全球只有兩家企業(yè)用EUV光刻機生產(chǎn)芯片，一家是臺積電，另一家是三星。英特爾也準備引入EUV技術(shù)。

臺灣經(jīng)濟研究所芯片分析師Arisa Liu認為，ASML在臺灣設(shè)立培訓中心說明它看好臺積電，也與各地區(qū)的行動保持一致，全球各地都意識到半導體供應鏈必須重視本地化。

他說：“在芯片制造設(shè)備、關(guān)鍵材料方面，臺灣離自給自足仍然很遙遠……中美科技沖突、全球大流行引起關(guān)鍵經(jīng)濟體警惕，它們意識到只有讓核心供應鏈本地化才能確保業(yè)務(wù)持續(xù)下去。所有貿(mào)易和科技地緣沖突都與關(guān)鍵國家的再平衡希望有關(guān)，比如日本、美國，它們會把核心制造帶回國內(nèi)，這種趨勢已經(jīng)開始凸顯了?！保ㄐ〉叮?/p>

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